GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

隨著市場上對無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求日益增多，運營商紛紛大力發(fā)展自身領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)服務(wù)，力求在激烈的競爭中占得先機(jī)。傳統(tǒng)的GSM網(wǎng)絡(luò)僅能支持9.6 kb／s速率的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶對高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet RadioService，GPRS)是構(gòu)架在傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)之上的一種標(biāo)準(zhǔn)化的分組交換數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，他可以提供高達(dá)115 kb／s速率的分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，從而使得包括圖片、話音和視頻的多媒體業(yè)務(wù)在無線網(wǎng)絡(luò)中的傳輸成為現(xiàn)實。

GPRS被認(rèn)為是第二代移動通信系統(tǒng)向第三代移動通信演進(jìn)的重要一步。相對原來GSM的撥號方式的電路交換數(shù)據(jù)傳送方式，GPRS是分組交換技術(shù)，具有“高速”和“永遠(yuǎn)在線”的優(yōu)點。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源，從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的迅速發(fā)展，GPRS已經(jīng)成為實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最佳承載方式。

2 硬件設(shè)計

2.1 西門子MC55模塊

本次研究選用的GPRS模塊是西門子的MC55模塊，這款無線模塊是當(dāng)今市場上尺寸最小的三頻模塊。MC55的端到端連接器是通過50針0.5 mm寬的引腳連接到芯片應(yīng)用平臺的。50個引腳用于控制各個邏輯單元，傳輸數(shù)據(jù)和音頻信號，并供給功率提供隊列。一個多用途的音頻概念提供各種各樣音頻接口，每種接口都可用在端到端連接器上：1個數(shù)字音頻接口(DAI)和2個模擬音頻接口。利用AT指令，可以輕松地來回接通，并且選擇不同音頻方式的命令。

MC55最重要的狀態(tài)是處于0 V(用于低數(shù)據(jù)比特和ON狀態(tài))和2.65 V(用于高數(shù)據(jù)比特和OFF狀態(tài))。這款芯片是被設(shè)計用于作為一個數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)的，基于傳統(tǒng)的DCE-DTE連接，他與用戶應(yīng)用端進(jìn)行串口通信，串行接口如圖1所示。

2.2 GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊硬件設(shè)計

本次研究設(shè)計主要是應(yīng)用GPRS模塊與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此涉及的硬件主要是單片機(jī)和GPRS模塊，而這里選用的GPRS模塊是西門子的MC55，而單片機(jī)則是選用51系列。

GPRS模塊和單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信主要是通過端口TXD0與TXD之間，RXD0與RXD之間的數(shù)據(jù)傳輸來完成。其中GPRS模塊上的TXD0口是用于接收從單片機(jī)傳來的數(shù)據(jù)，而單片機(jī)上的TXD端口是用于向GPRS模塊傳送數(shù)據(jù)的。GPRS模塊上的RXD0口是用于向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)的RXD口則是用于接收從GPRS模塊傳輸來的數(shù)據(jù)。

由于該模塊電源引腳有5個，且電壓都是3.3～4.8 V，因此這里將5個引腳連在一起，直接接到外部電源上。GPRS模塊上的引腳IGT主要是用于點火復(fù)位，這里作用是做GPRS模塊的一個復(fù)位轉(zhuǎn)換。在MC55的基帶處理器上有一個綜合SIM接口，他直接接線到主機(jī)接口(端到端連接器)，用于連接到外部的SIM卡座。這里接的SIM卡有6個引腳CCCLK，CCVCC，CCIO，CCRST，CCIN以及CCGND分別對應(yīng)接在MC55的第1到第6個引腳上。模塊的連接器和SIM卡座的引腳之間的距離不要超過20 cm，為了達(dá)到最佳的效果，在SIM支架下敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與SIM卡的CCGND引腳相連。CCVCC和CCGND之間的兩個電容要離引腳盡量近，并且走線盡量阻抗低，以滿足規(guī)范要求。單片機(jī)與鍵盤相連，可以通過鍵盤來向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。該單片機(jī)的振蕩器的晶振為11.059 2 MHz，數(shù)據(jù)傳輸率設(shè)置為9 600 b／s。單片機(jī)的復(fù)位鍵RESET為高電平時復(fù)位。

GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊硬件部分的電路原理圖如圖2所示。

3 軟件系統(tǒng)

這個程序主要是完成GPRS模塊與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)有51系列的，設(shè)定的單片機(jī)串行口工作方式為模式1，8位UART，數(shù)據(jù)傳輸率為可變；定時器1的工作方式為模式2，數(shù)據(jù)傳輸率設(shè)置為9 600 b／s，晶振為11.059 2 MHz。我們傳輸?shù)闹饕茿T指令，這里傳輸?shù)腁T指令有所撥的號碼，DNS服務(wù)的IP地址，GPRS服務(wù)提供商的密碼，接入GPRS服務(wù)的APN。當(dāng)然還需要建立一個TCP通訊，此服務(wù)的客戶內(nèi)容包括IP、地址以及遠(yuǎn)方主機(jī)的TCP端口號，以上就是所傳輸?shù)男畔ⅰ?/P>

該程序的主程序是對AT指令進(jìn)行發(fā)送和接收，在完成發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時是分別調(diào)用數(shù)據(jù)發(fā)送子程序和數(shù)據(jù)接收子程序，而這里共包括三個子程序：數(shù)據(jù)發(fā)送子程序、數(shù)據(jù)接收子程序以及延時子程序。

程序流程圖如圖3和圖4所示。

該程序中的基本設(shè)置里，傳輸GPRS服務(wù)提供商的密碼是設(shè)為0的，傳輸接入GPRS服務(wù)的APN值，現(xiàn)在只有一個中國移動的APN是cmnet，這里建立了一個TCP通訊，此服務(wù)的客戶內(nèi)容包括IP、地址以及遠(yuǎn)方主機(jī)的TCP端口號。這里的EA是總中斷標(biāo)志位，給EA賦0是關(guān)閉所有的中斷。這里用的串行口工作方式是模式1，通用異步收發(fā)器UART是采用8位的，且數(shù)據(jù)傳輸率可變。而定時器1處于工作方式2，初值自動重新裝入的8位定時器／計數(shù)器。主程序主要是調(diào)用發(fā)送子程序和接收子程序來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能，主程序最后需要調(diào)用一個延時子程序。在發(fā)送子程序中，主要要注意的是當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，TI會自動置高，而TI＝1，表示幀發(fā)送結(jié)束，所以要將TI清零，準(zhǔn)備下一次發(fā)送。接收子程序中需要注意的是當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束后，RI會自動置高，而RI＝1表示幀接收結(jié)束，所以這里需要將RI清零，準(zhǔn)備下一次發(fā)送。

4 結(jié)語

GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊有著極為廣泛的應(yīng)用。盡管GPRS是第二代移動通信技術(shù)GSM向第三代移動通信（3G）的過濾技術(shù)，然而他基于移動分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有永遠(yuǎn)在線、自由切換、傳輸速率較高、計費靈活便宜的優(yōu)點。在3G牌照遲遲未發(fā)的情況下，利用GPRS模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸就成為信息市場的理想選擇。GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊適合很多領(lǐng)域的通信要求，提高了工作效率，降低了人力和物力的投入消耗，具有耗資小、體積小、分布廣、使用靈活的優(yōu)點。但數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的好壞受到無線網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備的約束。因此，在應(yīng)用GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊時，增強(qiáng)終端設(shè)備的處理能力、提高數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全系數(shù)、提高網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量將是下一步需要研究的重點。